EL ANGULO IAM (Modificador del Angulo de Incidencia) Las mediciones de rendimiento son tomadas habitualmente de acuerdo con el nivel de insolación medido perpendicularmente al captador en plano. Cuando el sol incide en el captador con otro ángulo el rendimiento cambia, y es lo que el valor del IAM nos aporta, un factor angular de rendimiento. El valor 1 se alcanza cuando el captador está perpendicular a los rayos solares, y por tanto recibe la máxima irradiación. Para los captadores planos el valor 1 es el máximo posible, bajando este valor por las mañanas y por las tardes. El tubo de vacío no obstante alcanza frecuentemente valores que superan el 1 durante estos periodos. Para la mayor parte de los captadores del mercado el IAM no tiene una gran importancia al efectuar comparativas de rendimiento entre ellos. Esto en cuanto nos referimos a captadores planos o aquellos tubos de vacío que utilizan placa reflectante, generalmente se obtienen unos valores de IAM transversal y longitudinal bastante parecidos. El dato que más afecta a la posición fija de los colectores es el IAM transversal, ya que refleja el cambio de rendimiento a lo largo del día. El IAM longitudinal se tiene en cuenta al contemplar el ángulo de inclinación de la instalación, ya que afecta al rendimiento contemplado a lo largo del año y las diferencias entre invierno y verano. Los valores longitudinales y transversales de IAM* son los siguientes: • IAM \ Angulo 10o 20o 30o 40o 50o 60o 70o 90o Kθb (Θt) 1.05 1.08 1.20 1.36 1.53 1.81 2.03 0.00 Kθb (Θl) 1.0 0.99 0.99 0.98 0.96 0.92 0.84 0.00 CENER 30.0950.0-2 El valor longitudinal genéricamente utilizado como estándar es el obtenido a 50º en la mayoria de los colectores y en los captadores planos es muy similar al valor transversal. El siguiente grafico expresa los valores de IAM de los tres tipos de captadores, el captador de tubos de vacío TECNOTOOLING, un captador de tubos de vacio con panel reflectante y un captador de placa plana convencional. Como podemos observar la curva de nuestro colector de tubos de vacío es bastante diferente a la de los otros dos colectores. Esto es debido a la forma cilíndrica del área absorbedora. Produciendo el efecto de un seguidor solar pero de forma pasiva. Entre 40 y 50º no existen perdidas de irradiación en los tubos y no hay superposición entre ellos, ni tampoco reflexión de los tubos contiguos, de ahí el alto rendimiento relativo. Esto es ideal, ya que durante el periodo de media mañana a media tarde los niveles de irradiación solar son bastante altos. El pico obtenido por el captador con placa reflectante a 70º corresponde a horas tempranas de la mañana y a última hora de la tarde cuando los niveles de insolación son muy bajos. El valor del IAM del colector plano se aleja del 1 cuanto mas se incrementa el ángulo y por esto el pico de eficiencia solo se da al mediodía. Curva de IAM CENER 30.0950-0-2 Para comprender mejor el “seguimiento solar pasivo” de los tubos, observar el diagrama de la izquierda. Cuando miramos los tubos de arriba (0º) la superficie de cada tubo es claramente visible y por consiguiente expuesta al máximo de luz solar. Con este ángulo sin embargo se pierde algo de luz entre los tubos, y por tanto esto es utilizado como un punto de referencia para el valor 1 del IAM, cuando los espacios se aproximan el valor del IAM de hecho se incrementa ( un gran % de la luz irradiada en el captador esta siendo por ello absorbida) Cuando el sol alcanza un ángulo de 40º que corresponde a 2h 40’ antes o después del mediodía, los tubos son todavía completamente visibles sin espacios entre ellos y sin superposición. Es en este momento cuando el valor puro del IAM alcanza su pico. Los tubos están expuestos a toda la irradiación solar y todos ellos están perpendiculares al sol. Al variar el ángulo los tubos comienzan a superponerse haciéndose sombra. Están de cara al sol pero la superficie de absorción expuesta a la irradiación solar se reduce. El porcentaje de luz solar que incide más allá de los 40º - 50º disminuye (por la mañana temprano o a última hora de la tarde), y por ello la disminución del área de absorción tiene una mínima influencia en la energía total captada en el día. El efecto del IAM incrementa el rendimiento del captador de tubos de vacío como mínimo en un 25% cuando se le compara con un captador plano de similares características.. Es muy importante tener en cuenta el efecto de l IAM cuando se hacen cálculo y comparaciones con otros captadores solares. Sorprendentemente este captador solar de hecho obtiene mas rendimiento en posición estacionaria que si físicamente siguiera la trayectoria solar a lo largo del día. Si se utilizan los niveles de insolación basados en el seguimiento de la trayectoria solar, es necesario un ajuste del coseno. De todas formas los factores del IAM pueden ser utilizados directamente en la ecuación de rendimiento para determinar dicho rendimiento. EL IAM (Modificador del Angulo de Incidencia) EN EL CALCULO Al calcular el rendimiento de un colector, el factor de ajuste (K) correspondiente al IAM debe incluirse en la fórmula. η (x) = K . η0 - a1 . (X) – a2 . G . (X)2 o η (x) = K . η0 - a1 . (Δt)/G – a2 . (Δt)2 / G El valor completo de IAM se obtiene mediante la simple multiplicación de los dos factores IAM longitudinal y transversal. η= rendimiento x= Δt (salto térmico) K= factor IAM η0= rendimiento óptico a1= coeficiente de perdidas a2= coeficiente de perdidas cuadrático X= Δt (salto térmico)/ G= irradiación G= irradiación Δt = tm - ta Ejemplo: Angulo de IAM (K) a 50º = 1,46; temperatura ambiente de 15 º C (Ta) ; Temperatura media del agua de 50 º C (Tm) ; Nivel de insolación 800Ws / m 2. x = (50-15) / 800 = 0,04375 A continuación, introduzca todos los valores de eficiencia en la fórmula: η (x) = 1,46 * 0,639 - (1,693 * 0,04375) - (0.007 * 800 * 0,043752 η (x) = 0,938 - 0,074 - 0,0245 = 0,839 El valor resultante con la fórmula anterior puede utilizarse para calcular la producción energética total: Superficie de absorción = 1.43 m 2 Energía obtenida = 0,839 x 800 x 1,43 = 960 vatios Por lo tanto, el colector proporcionará 0,960 Kw de potencia calorífica.